2020衡水名师物理专题卷专题十四《机械振动机械波》Word版含

2020衡水名师原创物理专题卷专题十四机械振动机械波考点53简谐运动受迫振动考点54机械波的形成与流传考点55波的干涉和衍射考点56实验一：研究单摆的运动、用单摆测定重力加速度一、选择题（本题共17个小题，每题4分，共68分。每题给出的四个选项中，有的只有一个选项吻合题意，有的有多个选项吻合题意，所有选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分）1、关于简谐运动的位移、加速度和速度的关系,以下说法正确的选项是( )A.位移减小时,加速度减小,速度也减小B.位移方向总是与加速度方向相反,与速度方向相同C.物体的运动方向指向平衡地址时,速度方向与位移方向相反;背叛平衡地址时,速度方向与位移方向相同D.物体向负方向运动时,加速度方向与速度方向相同;向正方向运动时,加速度方向与速度方向相反2、一列横波沿x轴正方向流传,t0时辰的波形图如图甲所示,则图乙描述的可能是( )A.x0处质点的振动图像B.x0.5m处质点的振动图像C.x处质点的振动图像D.x2.5m处质点的振动图像3、一列简谐横波某时辰的波形以下列图，比较介质中的三个质点a、b、c，则（）第1页共16页此刻a的加速度最小此刻b的速度最小C.若波沿x轴正方向流传，此刻b向y轴正方向运动若波沿x轴负方向流传，a比c先回到平衡地址4、以下列图，质量为m的物块放置在质量为M的木板上，木板与弹簧相连，它们一起在光滑水平面上做简谐运动，周期为T，振动过程中m、M之间无相对运动，设弹簧的劲度系数为k、物块和木板之间滑动摩擦因数为μ，以下说法正确的选项是（）A．若t时辰和tt时辰物块碰到的摩擦力大小相等，方向相反，则t必然等于T的整2数倍B．若tT，则在t时辰和tt时辰弹簧的长度必然相同2C．研究木板的运动，弹簧弹力充当了木板做简谐运动的回复力D．当整体走开平衡地址的位移为x时，物块与木板间摩擦力的大小等于mkxmM5、在宁静的水面上激起一列水波，使飘扬在水面上相距6.0m的小树叶a和b发生振动，当树叶a运动到上方最大位移处时，树叶b恰巧运动到下方最大位移处，经过1.0s后，树叶a的位移第一次变为零。则该波的波速可能是( )6、以下列图为两单摆受迫振动的共振曲线,以下说法正确的选项是( )第2页共16页A.已知一放在地球上的秒摆周期为2s,则秒摆摆长约为2mB.若图线在地球表面上完成的,则该摆摆长约为1mC.若Ⅰ、Ⅱ对应的两次受迫振动均是在地球上同一地址进行的,则两摆摆长之比为5:2D.若Ⅰ、Ⅱ对应的两次受迫振动均是在某星球上同一地址进行的,则两摆摆长之比为25:4E.若Ⅰ、Ⅱ分别为两摆长相同的单摆在某星球上和地球上的共振曲线,则该星球和地球的重力加速度之比为4:257、图a、b分别是甲、乙两个单摆在同一地址处做简谐运动的图象,则以下说法中正确的选项是( )A.甲、乙两单摆的振幅之比为2:1B.t=2s时,甲单摆的重力势能最小,乙单摆的动能为零C.甲、乙两单摆的摆长之比为4:1D.甲、乙两单摆的摆球在最低点时向心加速度大小必然相等8、一列横波在x轴上流传,实线和虚线分别表示t10、t2时的波形,已知实线在t3时第5次重复出现,则( )第3页共16页A.波的周期为B.波的波长为12cmC.波的流传速度为1m/sD.波沿x轴正方向流传E.t2时,x0处质点的纵坐标为y3cm9、三条在同一水平面上相互平行的弹性绳,在左端同一地址同时开始振动,经过一准时间后出现以下列图的情况,MN是距初步点相同距离的一条界线,则以下说法错误的选项是( )A.B波的波长最大B.A波的振动频率最大C.A、B、C三列波的流传速度相等D.C与A、B的资料必然不相同10、以下判断正确的选项是( )机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象介质中质点振动的周期必然和相应的波的周期相等机械波的频率、波长和波速三者满足的关系对电磁波也适用在双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则相邻干涉条纹间距变窄11、—条弹性绳子呈水平状态。M为绳子中点,两端P、Q同时开始上下振动,一小段时间后产生的波形以下列图。关于以后绳上各点的振动情况,以下判断正确的选项是( )第4页共16页A.两列波将同时到达中点MB.两列波波速之比为1:2C.中点M的振动总是加强的D.M点的位移大小在某时辰可能为零12、一列机械波在t＝0时辰第一次形成的波形以下列图，质点A、P、B.C、Q的在x轴上的地址分别为1cm、1.5cm、3cm、4cm、19cm。此后时开始，质点B到达波峰的时间比质点C早了0.5s。以下说法正确的选项是( )A.t＝0时辰，质点P向上振动B.振源振动的频率为C.该波的波速为2m/sD.t＝9s时，质点Q处于波峰地址内质点P的行程为45cm13、以下列图,为在同一绳上相向流传的甲、乙两列简谐横波某时辰的波形图,其中a、b、c是甲波上的三个点。以下说法正确的选项是( )这两列波相遇时能发生干涉现象甲波的速度v甲比乙波的速度大第5页共16页C.质点a比质点b先回到平衡地址D.若v甲=20m/s,再经t=0.2s,质点c运动的行程是14、以下列图，质量为M的物块A上端与轻弹簧固定，弹簧劲度系数为k，下端用轻绳系住质量为mmM的木块B，开初静止，突然剪断A、B间轻绳，此后A将在竖直方向上做简谐运动，则( )A.物块A做简谐运动的振幅为

MgB.物块A做简谐运动的振幅为

kmgkC.剪断A、B间轻绳刹时，物块A的加速度为零MgmgD.剪断A、B间轻绳刹时，物块A的加速度大小为M15、以下说法中正确的选项是( )A.在同一种玻璃中,频率越大的光速度越小用透明的标准样板和单色光检查平面的平展度是利用了光的偏振C.麦克斯韦用实考据了然电磁波的存在D.交警经过发射超声波测量车速是利用了波的多普勒效应狭义相对论认为在不相同的惯性参照系中所有物理规律都是相同的16、图甲为某沿x轴方向流传的简谐横波在t=0时辰的波形图，a、b、c、d是横波上的四个质点；图乙是质点d的振动图象，则以下说法正确的选项是( )A.t=0时质点a的速度大小比质点c的小波沿x轴负方向流传第6页共16页C.波速为D.从t=0时辰开始质点b比质点c先回到平衡地址E.0~3s时间内质点a、b的振动行程均为30cm17、在t0时辰一木块在静水面O处开始上下振动,形成各个方向流传的水波.t1s时,如图所示,水波向西恰巧流传到M点(图中只画了东、西方向,其他方向未画出),O、M间的距离为1m,波形的最低点N与原静水的竖直距离为15cm,以下解析正确的选项是( )A.t1s时,O点的运动方向向下B.该水波的波长为2mC.M点与N点振动后,在某时辰速度不能能相同D.t2s时辰MN点处于同一水平线上点和二、计算题（共3小题，共42分，按题目要求作答，计算题应写出必要的文字说明、方程式和重要步骤，只写出最后答案的不能够得分，有数值计算的题，答案中必定明确写出数值和单位）18、以下列图，一列简谐横波沿x轴负方向流传，在t1=0时辰波形如图中的实线所示，t2时辰的波形如图虚线所示，若该列波的周期T>0.5s，试求；该列波的波长λ、周期T和波速v；在x轴上质点P在t=0时辰的运动方向和t=3.0s内经过的行程。19、一列简谐横波在t时辰的图象如图甲所示,该时辰P、Q两质点的位移均为-1cm,平衡地址为15m处的A质点的振动图象如图乙所示。第7页共16页1.求该列波的波速大小;2.求从t=0.6s开始,质点P、Q第一次回到平衡地址的时间间隔t20、如图1所示，小球（可视为质点）在圆滑圆弧槽上的A、A′之间往来运动，小球的运动视为简谐运动，使用周期性外力驱动小球，得出驱动力频率与振幅之间的关系如图2所示，当驱动力频率为f0时小球振幅最大．撤去驱动力，小球自由振动，A、A′点为左右端点，D为最低点，A、A′点与圆心O的连线与竖直方向之间的夹角相等且均为θ，（θ＜5°），已知重力加速度g，求：圆滑圆弧槽的半径；小球运动过程中，在最低点D和端点A处对圆滑圆弧槽的压力之比．答案以及解析1答案及解析：答案：C解析：位移减小时,加速度减小,速度增大,A错误;位移方向总是与加速度方向相反,与速度方向有时相同,有时相反,BD错误,C正确。答案及解析：第8页共16页答案：C解析：由乙图可知，t=0时辰，质点在凑近正向最大地址处向上振动；而甲图可知，x=0处质点处在平衡地址向下振动，x=0.5m处的质点在向下振动；而2.5m的质点在负向位移处向上振动，只有x=1.5m处质点地址和振动方向吻合，故C正确，ABD错误。应选C。3答案及解析：答案：C解析：由机械振动特点确定质点的加速度和速度大小，由“上下坡法”确定振动方向。由颠簸图象可知，此时质点a位于波峰处，依照质点振动特点可知，质点a的加速度最大，A错误，此时质点b位于平衡地址，因此速度为最大，故B错误，若波沿x轴正方向流传，由“上下坡法”可知，质点b向y轴正方向运动，故C正确，若波沿x轴负方向流传，由“上下坡法”可知，a质点沿y轴负方向运动，c质点沿y轴正方向运动，因此质点c比质点a先回到平衡地址，故D错误。4答案及解析：答案：D解析：若t时辰和tt时辰物块碰到的摩擦力大小相等,方向相反,则物块所处地址关于平衡地址对称,两地址之间的时间间隔不用然为T的整数倍,A错误;若TT,在t时辰弹22簧可能处于压缩状态,tt时辰弹簧则可能处于伸长状态,B错误;研究木板的运动,弹簧的弹力和木块给木板的摩擦力,两者的合力充当了木板做简谐运动的回复力,C错误;对整体,,则Fkx,此时加速度为kx对物块解析可知F合=Ff,由于整体只受弹簧的弹力aMm两者一块运动,加速度相同mkx,D正确.,故fmamM答案及解析：答案：C解析：由树叶a的振动可知振动周期T=4s；6m是半波长的奇数倍，6(n0.5)(n=0、1、第9页共16页62、3)则波速vn(n=0，1，2，3)，经过计算,当n=0时，v=3m/sT4n=1时，v=1m/s。答案仅有C正确。6答案及解析：答案：BDE解析：秒摆是周期为2s的单摆,由T2πL得摆长约为1m,A错;由图象知,该单摆的固有g频率为0.5Hz,故周期为2s,由A的解析知B对;若同一地址g相同,则摆长与频率的平方成反比,即两摆摆长之比为25:4,C错,D对;由图象知两单摆的频率之比为2:5,依照单摆的周期公式T2πL,可得两地重力加速度之比为频率平方之比,即4:25,E对。g答案及解析：答案：A解析：由题图知,甲、乙两单摆的振幅分别为4cm、2cm,应选项A正确;t=2s时,甲单摆在平衡地址处,乙单摆在振动的正方向最大位移处,应选项B正确;由单摆的周期公式,推出甲、乙两单摆的摆长之比为,应选项C错误;设摆球摇动的最大偏角为θ,由mgl1cos1mv2及av2可得,摆球在最低点时向心加速度a=2g(1-cosθ),因两摆2lA球的最大偏角θ满足sin2,故θ甲>θ乙,因此a甲>a乙,应选项D错误。2l8答案及解析：答案：BCE解析：依照波形图可知,波的波长12cm,选项B正确;依照题述,实线在t3时第5次出现,可知5Tt3t1,解得周期T,波的流传速度v1m/s,选项A错误,CT正确;依照t1和t2时辰的波形以及波的周期可知波沿x轴负方向流传,选项D错误;t2第10页共16页与t时x0处质点的纵坐标相同,x0处质点的振动方程为,y2sintcm2sin2πtcm2sinπtcm,则t2时x0处质点的纵坐标为Ty2sinπtcm2sinπ3cm,选项E正确。答案及解析：答案：C解析：由题图可知,B波的波长最大,A、B的流传速度相等,C波的流传速度最小,由于机械波的流传速度由介质决定,因此C与、B的资料必然不相同。在相同时间内,A波的波源做全振A动的次数最多,因此A波的振动频率最大。综上所述,只有选项C是错误的。答案及解析：答案：BCD解析：A、机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有横波；故A不正确.B、干涉和衍射是波的特有性质，机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象；故B正确.C、波在流传过程中，介质中质点在波源驱动力作用下做受迫振动，振动周期都等于波的振动周期；故C正确.D、机械波的频率、波长和波速三者满足的关系v=λf适用于所有波，对电磁波也适用；故D正确.LE、光的干涉条纹间距x，若仅将入射光由绿光改为红光，由于波长变大，故条纹间d距变大；故E错误.答案及解析：答案：AD解析：波在同种介质中流传,波速相同,由于M为绳子中点,因此两波同时到达M点,故A正确B,错误。由于波长的不相同,因此两波在M点相遇时,M点的振动其实不总是加强或减弱;当两波刚传到M点时,此时辰位移为零,因此M点的位移大小在某时辰可能为零,故C错误,D正确。故AD。第11页共16页12答案及解析：答案：ABD解析：A、t＝0时辰，因波向右流传，则P点要达到它从前点的地址，则P向上振动，则A正确；B、B比C超前运动1个周期，即T=0.5，则周期T＝2S，频率f10.5Hz，则B正确；44TC、由图知4cm，v41020.02m/s，则C错误；2TD、由第一波峰传到Q点历时：t(191)1029s，则D正确；E、周期为2S，则45S为22.5个周期，每个周期的行程为4个振幅，则总行程：x＝22.5×4×5＝900cm，则E错误。答案及解析：答案：D解析：由波速是由介质决定的,能够知道两列波的波速相等,依照相邻波峰或波谷间的距离等于波长,由题图知,甲波的波长比乙波的大,由波速公式v=λf知,两波的频率不等,不能够发生干涉现象,故AB错误;甲波向右流传,由上下坡法能够知道,此时质点a正向上运动,质点b正向下运动,因此质点a比质点b后回到平衡地址。故C错误;波长λ甲=8m,若v甲=20m/s,则周期为,则再经t1T,质点c运动的行程是210.2m,故D正确。s4A2A210cm2答案及解析：答案：B解析：A、以整体为研究对象，绳剪断前，弹簧的拉力：F1kx1Mmg.Mmg则弹簧伸长的长度x1；k第12页共16页绳剪断后，A做简谐运动，在平衡地址时，弹簧的拉力与重力平衡，此时弹簧伸长的长度为x2mg；k因此A振动的振幅为Ax1x2MmgmgMgkkk

．故A错误，B正确；C、绳剪的刹时，弹簧的拉力不变，A碰到重力和拉力，由牛顿第二定律得：aF1MgmgMM．故C错误，D错误．答案及解析：答案：ADE解析：频率越大折射率越大,在同种介质中的光速度越小,故A对;用透明的标准样板和单色光检查平面的平展度是利用了光的干涉,故B错;麦克斯韦用预知了电磁波的存在,赫兹用实考据了然电磁波的存在,故C错;交警经过发射超声波测量车速是利用了波的多普勒效应,故D对;依照狭义相对论原理,在所有关系系中,物理规律有相同的表达式,即所有物理规律都是相同的,故E对;答案及解析：答案：ADE解析：A、由振动图像时辰点向下振动可知，波源在左侧，波沿轴正方向流传，时质点的速度大小为零，质点速度不为零，即t=0时质点a的速度大小比质点c的小，故A正确，B错误；C、由图像可知颠簸周期为T=2s，波长为4m，则波速为v42m/s，故Cm/sT2错误；D、从时辰开始质点和质点到平衡地址的位移相同，向平衡地址运动，远离平衡位置，故先回到平衡地址，故D正确；E、由于t=3s=1.5T，故质点的振动行程均为s=4A+2A=30cm，故E正确。答案及解析：答案：BCE第13页共16页解析：由“上下坡法”知,t1s时,O点向上振动,故A错误;t1s时,水波向西恰巧流传到M点,且O、M间的距离为1m,由图可知,1m,则2m,故B正确;从图T,M点在波谷立刻向上运动2示时辰再经,N点在平衡地址立刻向上运动,在M点到达4平衡地址、N点到达波峰前的某时辰,两点到平衡地址的距离相等,运动方向均向上,此时两点的速度相同,故C正确;vx1m/s1m/s,则T2s,故从图示时辰t1v再经1s,即t2s时辰,N点处于波峰地址,故D错误;两列波做简谐运动的表达式为y15sinπt(cm),在时,M点共运动了0.25s,N点共运动了0.75s,代入解得yM152cm,y